非隔离式开关电源的PCB布局考虑(四)

回路面积与串扰 两个或多个邻近导体可以产生容性耦合。一个导体上的高dv/dt会通过寄生电容，在另一个导体上耦合出电流。为减少功率级对控制电路的耦合噪声，高噪声的开关走线要远离敏感的小信号走线。如果可能的话，要将高噪声走线与敏感走线布放在不同的层，并用内部地层作为噪声屏蔽。 空间允许的话，控制IC要距离功率MOSFET和电感有一个小的距离(0.5英寸~1英寸)，后者既有大噪声又发热。 LTC3855控制器上的FET驱动器TG、BG、SW和BOOST引脚都有高的dv/dt开关电压。连接到最敏感小信号结点的LTC3855引脚是：Sense+/Sense-、FB、ITH和SGND。如果布局时将敏感的信号走线靠近了高dv/dt结点，则必须在信号走线与高dv/dt走线之间插入接地线或接地层，以屏蔽噪声。 在布放栅极驱动信号时，采用短而宽的走线有助于尽量减小栅极驱动路径中的阻抗。在图13(略)中，布放的高FET驱动器走线TG与SW应有最小的回路面积，以尽量减小电感与高dv/dt噪声。同样，低FET驱动器走线BG要靠近一根PGND走线。 如果在BG走线下布放了一个PGND层，低FET的交流地返回电流将自动耦合到一个靠近BG走线的路径中。交流电流会流向它所发现的最小回路/阻抗。此时，低栅极驱动器不需要一个独立的PGND返回走线。最好的办法是尽量减少栅极驱动走线通过的层数量，这样可防止栅极噪声传播到其它层。 在所有小信号走线中，电流检测走线对噪声最为敏感。电流检测信号的波幅通常小于100mV，这与噪声的波幅相当。以LTC3855为例，Sense+/Sense-走线应以最小间距并行布放(Kelvin检测)，以尽量减少拾取di/dt相关噪声的机会，如图14(略)所示。 另外，电流检测走线的滤波电阻与电容都应尽可能靠近IC引脚。当有噪声注入长的检测线时，这种结构的滤波效果最好。如果采用带R/C网络的电感DCR电流检测方式，则DCR检测电阻R应靠近电感，而DCR检测电容C则应靠近IC。 如果在走线到Sense-的返回路径上使用了一个过孔，则过孔不应接触到其它的内部VOUT+层。否则，过孔可能会传导大的VOUT+电流，所产生的压降可能破坏电流检测信号。要避免在高噪声开关结点(TG、BG、SW和BOOST走线)附近布放电流检测走线。如可能，在电流检测走线所在层与功率级走线层之间放置地层。 如果控制器IC有差分电压远程检测引脚，则要为正、负远程检测线采用独立的走线，同时也采用Kelvin检测连接。 走线宽度的选择 对具体的控制器引脚，电流水平和噪声敏感度都是唯一的，因此，必须为不同信号选择特定的走线宽度。通常情况下，小信号网络可以窄些，采用10mil~15mil宽度的走线。大电流网络(栅极驱动、VCC以及PGND)则应采用短而宽的走线。这些网络的走线建议至少为20mil宽。 布局检查表 表1可从网上下载(http://bit.ly/Ruxanc)，它是图10(略)所示LTC3855双相电源的一个检查表实例。采用这个检查表有助于确保得到一个布局严谨的电源设计。